JP6449581B2

JP6449581B2 - 切削インサートおよびスローアウェイ式カッタ

Info

Publication number: JP6449581B2
Application number: JP2014155084A
Authority: JP
Inventors: 道昭松元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2034-07-30
Also published as: JP2016030326A

Description

本発明は、スローアウェイ式カッタに装着される切削インサート、およびスローアウェイ式カッタに関する。

切削インサート（以下、単にインサートと略す場合がある。）を装着した正面フライスやエンドミル等のスローアウェイ式カッタ（以下、単にカッタと略す場合がある。）が知られている（例えば、特許文献１）。かかるカッタは、加工効率を高めるために高速回転させながら切削することが要求されている。また、カッタに取り付けられるインサートには、初めに被削材を切削する主切刃と、主切刃で切削した後で切削加工面を再度切削する副切刃とが設けられる。

特開２０１１−１１０６３５号公報

しかしながら、特許文献１の切削インサートでは、すくい面が略四角形形状で切刃を４つ有するが、すくい面の面積が広く、所定の切刃長さを確保するためには、インサートを大型化させざるを得ない。そのために、インサートの重量が重くなってしまい、カッタを高速回転させるために、インサートの軽量化が求められている。また、カッタを高速回転させるために、カッタに対するインサートの拘束力も高める必要もあった。

そこで、本発明は、軽量で、カッタに装着したときの拘束力が高い切削インサート、およびそれを装着したスローアウェイ式カッタを提供することを目的とする。

本発明の切削インサートは、
すくい面と、該すくい面に対向する着座面と、前記すくい面と前記着座面との間に位置する側面と、を具備し、前記すくい面は、３つの短稜線と、それぞれの前記短稜線の間に位置する３つの長稜線とを有し、該長稜線は、該長稜線の中点における前記切削インサートの中心からの距離をｗ１、前記長稜線の両端を結ぶ仮想直線Ｌ１と、前記中心から前記長稜線の中点まで延ばした線との交点までの距離をｗ２としたとき、ｗ１／ｗ２が１．１〜１．８である凸状の円弧であり、それぞれの前記長稜線の中央を通る垂線は、前記切削インサートの中心を通り、前記側面は、１つの長稜線から前記着座面の間に、前記１つの長稜線に沿った逃げ面と、該逃げ面に沿うとともに、該逃げ面より前記着座面側において前記中心に向かって窪んでいる段差部と、該段差部から前記着座面の間に位置する平面からなる拘束面とをそれぞれ３つ有し、前記１つの長稜線に繋がる１つの短稜線から着座面の間に、前記逃げ面、前記段差部および前記拘束面に交わるとともに、前記短稜線から前記着座面にわたる外周面をそれぞれ３つ有し、前記段差部側に位置する前記拘束面と前記外周面との交点ｘおよび交点ｙの２つを結ぶ仮想直線を境界線Ｌ２とし、平面視で、前記交点ｘと前記1つの長稜線までの距離と、前記交点ｙと前記1つの長稜線までの距離とが異なり、前記１つの短稜線、前記外周面、前記１つの長稜線、前記逃げ面、前記段差部、前記拘束面、前記距離の関係性を１つの組としたとき、３つの組が、前記中心に対して回転対称に位置している。

本発明のスローアウェイ式カッタは、カッタ本体の先端外周部に設けられたインサートポケットに、前記切削インサートを装着し、平面視で、前記長稜線の端部における前記境界線との距離Ｗ４の距離のうち、距離が短い方が先端側に位置するように取り付けられるものである。

本発明の切削インサートは、インサートの切刃の長さに対するすくい面の面積が狭く、かつ段差部より着座面側の拘束面において、インサートの肉厚を薄くしたので、軽量である。また、インサートは、平面視で、拘束面の段差部との境界線の両端における長稜線ま
での距離が異なる形状であり、このインサートをカッタに取り付けたときに、長稜線が主切刃と副切刃として機能し、切削抵抗が最もかかりやすい主切刃の抵抗を効率よく受ける配置にできる。それゆえ、インサートの拘束力を高めることができる。そのため、本発明のスローアウェイ式カッタは、高速回転が可能であって切削効率がよい。

本発明の切削インサートの一例を示す斜視図である。図１の切削インサートの平面図である。図２の切削インサートをＺ方向から見た側面図である。図２の切削インサートにネジ孔にネジを指し込んだ状態を示すＶ−Ｖ断面図である。図１−４の切削インサートを装着したスローアウェイ式カッタの一例についての一部切欠き側面図である。図５のスローアウェイ式カッタの長稜線の配置を示す要部拡大図である。

本発明の切削インサート（インサート）およびスローアウェイ式カッタ（カッタ）の一例について、図面に基づいて説明する。

図１−４のインサート１は、板状をなし、すくい面２と着座面３とを主面とする。すくい面２は、中心Ｏに対して回転対称な形状からなる。すくい面２の端には、３つの凸曲線状の長稜線５（５ａ、５ｂ、５ｃ）と３つの短稜線６（６ａ、６ｂ、６ｃ）とを交互に有する。本実施態様では、凸曲線状の長稜線５は円弧からなり、長稜線５の中央ｐにおける中心Ｏからの距離ｗ１と、長稜線５の両端ｒ、ｓを通る仮想直線Ｌ１の中心Ｏからの距離ｗ２との比（ｗ１／ｗ２）が１．１〜１．８である。比（ｗ１／ｗ２）の特に望ましい範囲は、１．１〜１．３である。短稜線６は直線からなるが、長稜線５よりも曲率半径が２倍以上大きい曲線であってもよい。長稜線５と短稜線６との間は、曲線状に滑らかに接続されている。

インサート１の側面は、長稜線５（５ａ、５ｂ、５ｃ）それぞれから延在する逃げ面７と、逃げ面７から中心Ｏ側に延在する段差部８と、段差部８から着座面３側に延在する平面からなる拘束面９と、を有する。本実施態様では、長稜線５の両端ｒ、ｓ間の弦の長さｗ３（図示せず）と、側面の厚みｔ１との比（ｔ１／ｗ３）が０．２〜０．５であり、ＩＳＯ規格で規定されている通常のインサートに比べて厚みｔ１が薄い。これによって、インサート１が軽量化されている。比（ｔ１／ｗ３）の特に望ましい範囲は、０．３〜０．４である。

本実施態様によれば、平面視で、拘束面９の段差部８側の境界線Ｌ２の両端ｘ、ｙにおける長稜線５までの距離ｗ４、ｗ５が異なる。なお、両端ｘ、ｙの長稜線５までの距離ｗ４、ｗ５は、両端ｘ、ｙを通って境界線Ｌ２に直交する直線上の、ｘ、ｙと長稜線５に交差する点との間の幅であり、言い換えれば、境界線Ｌ２の両端ｘ、ｙから境界線Ｌ２に直交する線が長稜線５と交差する点と、両端ｘ、ｙとの間の幅である。これによって、インサート１をカッタ３０に取り付けたときに、長稜線５が主切刃２０および副切刃２１として機能し、かつ切削抵抗が最もかかりやすい主切刃２０の抵抗を、カッタ３０の拘束部が効率よく受けて、インサート１が緩みにくい配置にできる。そのため、インサート１の拘束力を高めることができ、カッタ３０は高速回転が可能となあって切削効率がよい。なお、図２、６の直線Ｌ６は、被削材を加工する仮想加工面を表す仮想線である。

逃げ面７は、長稜線５に沿って、長稜線５から着座面３に向かって延在するとともに、すくい面２に垂直な方向に対して、逃げ角αが５〜２０°で傾斜している。拘束面９は、
段差部８と着座面３との間に存在し、着座面３に垂直な方向に対する角度βは０〜１０°である。角度βは０°であることが、インサート１の拘束力を高める点で望ましい。着座面３と段差部８との厚みｔ２と側面の厚みｔ１との比（ｔ２／ｔ１）は、０．４〜０．９である。この範囲であれば、切刃となる長稜線５が切削時に欠けない剛性を維持するとともに、拘束面９におけるインサート１の拘束力を維持できる。比（ｔ２／ｔ１）の特に望ましい範囲は、０．５〜０．７である。

段差部８と拘束面９との間は、曲面状に滑らかに接続されている。また、拘束面９と着座面３との間は、Ｃ面（傾斜面）で接続されており、図２では、拘束面９と着座面３の間には、境界線Ｌ２よりも内側（中心Ｏに近い側）に、着座面３の縁である境界線Ｌ３が存在する。なお、拘束面９と着座面３との間は、Ｒ面（曲面）で滑らかに接続されていてもよい。

側面の短稜線６に交差する位置では、短稜線６から着座面３まで延在する外周面１２を有する。これによって、切刃となる長稜線５が切削時に欠けない剛性を維持できる。本実施態様では、外周面１２が平坦面となっているが、曲面であってもよい。また、外周面１２とすくい面２とのなす角度γは、逃げ角αと同じであるが、角度γは逃げ角αよりも小さい角度であってもよい。

インサート１には、中心Ｏを含むすくい面２の中心部から着座面８に貫通するネジ孔１４が存在する。そして、図４に示すように、ネジ孔１４にネジ１６を差し込んだときにネジ１６のネジ頭１７が接触するネジ孔１４の壁面が、すくい面２に向かって拡がるとともに、ネジ頭１７に対して凸面で接触する凸曲面１８である。これによって、ネジ１６を凸曲面１８に接触させて、ネジ１６を主切刃２０から遠ざかる方向に偏芯させて締め込んだときに、インサート１が図５に示すカッタ３０の拘束面３３側に引き込まれる作用があり、インサート１がより強固に拘束される。

本実施態様では、図５に示すように、インサート１は、カッタ本体３１の先端外周部に設けられたインサートポケット３２に、平面視で、長稜線５の端部における拘束面９と段差部８との境界線Ｌ２との幅ｗ４が狭いほうｒが先端Ｚ側に位置するように取り付けられる。

ここで、図２は図５で配置されたインサート１と同じ向きを示している。本実施態様では、図２に示すように、３つの長稜線５（第１長稜線５ａ、第２長稜線５ｂおよび第３長稜線５ｃ）に対応する、３つの拘束面９の段差部８との境界線１０（第１境界線１０ａ、第２境界線１０ｂおよび第３境界線１０ｃ）において、第１境界線９ａおよび第２境界線９ｂが、第３長稜線５ｃの主切刃２０ｃの中央ｕを通る垂線Ｌ４に対して線対称となっている。これによって、主切刃２０の抵抗を効率よく受ける配置にできることから、インサート１の拘束力を高めることができる。そのため、カッタ３０は、インサート１の拘束力が高く、高速回転させることができ、切削効率が高い。

インサート１は、図２、および図５の要部拡大図である図６に示すように、長稜線５の最先端ｑを境界として、長いほうが主切刃２０となり、カッタ３０の外周側（図６のｑから右側）に配置されている。また、長稜線５の最先端ｑを境界として、短いほうが副切刃２１となり、カッタ３０の中央側（図６のｑから左側）に配置されている。

カッタ本体３１は、中心軸Ｏ’の周りに回転する。インサート１は、アキシャルレーキ角（図示せず。図５において、インサート１の上方が紙面の裏側に傾く角度）が１°〜１０°、ラジアルレーキ角（図示せず。図５において、インサート１の右方が紙面の裏側に傾く角度）が−１°〜−１０°となるように傾斜して取り付けられる。また、カッタ３０
は、クランプ部材３５を有し、インサート１はネジ１６とクランプ部材３５の両方で強固に拘束される。

以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。

１インサート（切削インサート）
２すくい面
３着座面
５（５ａ、５ｂ、５ｃ）長稜線
６（６ａ、６ｂ、６ｃ）短稜線
７逃げ面
８段差部
９拘束面
１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）拘束面の段差部との境界線
１２外周面
１４ネジ孔
１６ネジ
１７ネジ頭
１８凸曲面
２０主切刃
２１副切刃
３０スローウェイ式カッタ（カッタ）
３１カッタ本体
３２インサートポケット
３３拘束面
３５クランプ部材
Ｏ中心
ｐ長稜線の中央
ｑ長稜線の最先端
ｒ、ｓ長稜線の両端
ｕ主切刃の中央
Ｚ先端
Ｏ’ 中心軸
ｗ１長稜線の中心Ｏからの距離
ｗ２仮想直線Ｌ１の中心Ｏからの距離
ｗ３ｒ、ｓ間の距離
ｗ４、ｗ５ｒ、ｓにおける長稜線と境界線Ｌ２との幅
Ｌ１両端ｒ、ｓを通る仮想直線
Ｌ２拘束面の段差部側の境界線
Ｌ３段差部の逃げ面側の境界線
Ｌ４主切刃の中央を通る垂線
α 逃げ面の逃げ角
β 拘束面の着座面に垂直な方向との角度
γ 外周面のすくい面に垂直な方向との角度

Claims

すくい面と、
該すくい面に対向する着座面と、
前記すくい面と前記着座面との間に位置する側面と、を具備してなる切削インサートであって、
前記すくい面は、
３つの短稜線と、それぞれの前記短稜線の間に位置する３つの長稜線とを有し、
該長稜線は、該長稜線の中点における前記切削インサートの中心からの距離をｗ１、前記長稜線の両端を結ぶ仮想直線Ｌ１と、前記中心から前記長稜線の中点まで延ばした線との交点までの距離をｗ２としたとき、ｗ１／ｗ２が１．１〜１．８である凸状の円弧であり、
それぞれの前記長稜線の中央を通る垂線は、前記切削インサートの中心を通り、
前記側面は、
１つの長稜線から前記着座面の間に、前記１つの長稜線に沿った逃げ面と、該逃げ面に沿うとともに、該逃げ面より前記着座面側において前記中心に向かって窪んでいる段差部と、該段差部から前記着座面の間に位置する平面からなる拘束面とをそれぞれ３つ有し、
前記１つの長稜線に繋がる１つの短稜線から前記着座面の間に、前記逃げ面、前記段差部および前記拘束面に交わるとともに、前記短稜線から前記着座面にわたる外周面をそれぞれ３つ有し、
前記段差部側に位置する前記拘束面と前記外周面との交点ｘおよび交点ｙの２つを結ぶ仮想直線を境界線Ｌ２とし、平面視で、前記交点ｘと前記１つの長稜線までの距離と、前記交点ｙと前記１つの長稜線までの距離とが異なり、
前記１つの短稜線、前記外周面、前記１つの長稜線、前記逃げ面、前記段差部、前記拘束面、前記距離の関係性を１つの組としたとき、３つの組が、前記中心に対して回転対称に位置している、切削インサート。
前記短稜線は、直線である請求項１記載の切削インサート。
前記短稜線側の側面は、前記短稜線から前記着座面まで延在する平面であり、前記すくい面に垂直な方向に対して５〜２０°傾いている請求項１または２記載の切削インサート。
前記中心を含む前記すくい面の中心部にネジ孔が存在するとともに、該ネジ孔にネジを
差し込んだときに該ネジのネジ頭が接触する前記ネジ孔の壁面が、前記すくい面に向かって拡がるとともに、前記ネジ頭に対して凸状に接触する凸曲面である請求項１乃至３のいずれか記載の切削インサート。
カッタ本体の先端外周部に設けられたインサートポケットに、請求項１乃至４のいずれか記載の切削インサートを装着するスローアウェイ式カッタであって、前記切削インサートは、前記カッタ本体の前記インサートポケットに、平面視で、前記長稜線の端部における前記境界線との距離Ｗ４の距離が短い方が先端側に位置するように取り付けられるスローアウェイ式カッタ。
前記切削インサートは、前記長稜線の最先端位置を境界として、長いほうが主切刃、短いほうが副切刃となるように取り付けられる請求項５記載のスローアウェイ式カッタ。
前記３つの長稜線を、第１長稜線、第２長稜線および第３長稜線とし、これらに対応して、前記側面に存在する前記３つの前記拘束面の前記段差部との境界線を、第１境界線、第２境界線および第３境界線としたとき、平面視において、前記第１境界線および前記第２境界線が、前記第３長稜線の前記主切刃の中央を通る垂線に対して線対称となるように、前記切削インサートが前記インサートポケットに取り付けられる請求項６記載のスローアウェイ式カッタ。